В комментариях к статье о паровых автомобилях «Соперники ДВС. Часть 1» автора упрекнули: а что же вы не написали о советских разработках? Они же у нас были!
Не спорим. Были у нас паровые грузовики. Но в той статье мы рассказали о серийных паровых автомобилях. А отечественные разработки закончились испытаниями и в серию не пошли. Это во-первых. Во-вторых – кто же против? Желание читателей закон. Вот вам рассказ о советских паровых грузовиках. Приятного чтения.
В начале 1946 года Научный автотракторный институт НАТИ разделился на два учреждения с разными названиями – НАТИ и НАМИ. За первым осталось тракторное направление, второму поручили автомобили и двигатели. Аббревиатура НАМИ расшифровывалась так: Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт.
В марте того же 1946 года нарком (через год министр!) автомобильной промышленности С.А. Акопов поручил НАМИ ряд перспективных задач. На институт возлагалось проведение научно-исследовательских и экспериментально-конструкторских работ по весьма интересным направлениям:
• электромобили;
• автомобили с паросиловыми установками;
• автомобили с газовыми турбинами;
• реактивные машины;
• автомобили высокой проходимости и амфибиям;
• автомобили с новыми видами трансмиссии;
• автомобильные двигатели с новыми рабочими процессами и т.д.
То есть по значимости паровые автомобили стояли рядом с электромобилями и реактивными машинами!
Главным конструктором и заведующим бюро автомобилей с паросиловыми установками назначили Ю.А. Шебалина. В числе его сотрудников был С.В. Татищев. И началась работа.
Вскоре были проведены стендовые и ходовые испытания магистрального парового тягача «Заксенберг» (Sachsenberg), полученного из Германии. Руководил испытаниями инженер В.Ф. Горанов.
Что же это за тягач? Обратимся к научным фондам Музея НАМИ. Немецкая компания «Заксенберг» начала работу над ним в 1939 году. Для начала фирма усовершенствовала паросиловую установку английского грузового автомобиля «Фоден». А в 1944 году приступила к выпуску готовых тягачей Sachsenberg DW-60. Они эксплуатировались на автострадах в районе Ганновера.
Котел тягача был твердотопливным. Паровая машина двухстороннего действия с однократным расширением развивала мощность 65 л.с. при 1200 об/мин. На тягаче размещались бункеры для 450 кг топлива и водяные баки емкостью 400 л. Ведомый тягачом автопоезд развивал скорость до 35 км/ч, а его вес с двумя прицепами составлял 15 т.
Почему мы подчеркиваем, что на тягаче Sachsenberg DW-60 стоял именно твердотопливный котел? Дело в том, что НАМИ предстояло сделать выбор – какой парогенератор использовать в советских паровых автомобилях? Среднего давления, работающий на угле, коксе, торфе, дровах или прямоточный высокого давления на нефтяном топливе? Немецкий тягач был призван помочь сделать выбор.
К тому же во второй половине 1940-х годов восторги в адрес автоматизированных нефтяных котлов высокого давления стали стихать. Почему? На этот вопрос отвечает сотрудник НАМИ А.Ф. Аникеев в одном из сборников трудов института. Кстати, он был не последним человеком в советских паровых проектах, и мы еще встретимся с ним в нашей публикации.
Анализ зарубежных материалов и опыта НАМИ, пишет инженер Аникеев, говорит о несовершенстве паровых автомобилей с котлами высокого давления, работающих на жидком топливе. Их силовые установки сложны и недостаточно надежны. Они потребляют в 2-2,5 раза больше топлива, чем аналогичные автомобили с ДВС.
Кроме того, заявления о «всеядности» котлов высокого давления, т.е. возможности работы на любом жидком топливе, не получили практического подтверждения. А реально достигнутый КПД таких установок (0,14 – 0,15) в 2 – 2,5 раза ниже, чем КПД карбюраторных (0,28 – 0,29) и дизельных (0,35 – 0,39) двигателей.
Иное дело паровые автомобили, работающие на твердом топливе, продолжает А.Ф. Аникеев. Этот тип, получивший наибольшее распространение в Англии, весьма успешно конкурировал с бензиновыми автомобилями благодаря низким затратам на уголь. А эксплуатация твердотопливных паровых грузовиков в странах с дефицитом жидкого топлива (Боливия, Бразилия и др.) является рентабельной даже сегодня (речь, понятно, о конце 1940-х и начале 1950-х годов).
Независимость регионов от поставок бензина и дизельного топлива, использование местных энергетических ресурсов – эти перспективы выглядели заманчиво. Страна у нас большая, ассортимент твердого топлива широкий – это и каменный уголь, и торф, и полукокс, и дрова. Причем использовать их можно выборочно, с максимальной экономией жидкого горючего.
Применение дров возможно на двух типах автомобилей: газогенераторных и паровых. Но опыт эксплуатации имеющихся газогенераторных грузовиков ГАЗ-42 и ЗИС-21 оптимизма не внушал: их грузоподъемность была недостаточной, а дровяной генератор светильного газа для мотора оказался весьма капризным. А вот паровой автомобиль мог оказаться в выигрыше по всем статьям.
Как сказано в архивных материалах Музея НАМИ, в пользу пара высказался и академик Е. А. Чудаков – мол, в связи со значительным прогрессом в развитии конструкции паросиловой установки создание парового автомобиля становится особо интересным.
Итак, переосмысление зарубежного опыта, аналитика НАМИ, мнение академика, подготовка доклада «наверх» – и вот на свет родилось Постановление Совета министров СССР от 3 августа 1947 г. «О механизации лесозаготовок и освоении новых лесных районов». Документ обязывал Министерство автомобильной промышленности разработать и изготовить паровой автомобиль для лесоразработок, работающий на твёрдом топливе. Предоставить Технические требования поручалось Министерству лесной промышленности.
Требования предоставили. Автомобиль должен был работать на швырковых дровах (швырках) разных пород длиной 0,5 м. Причем без предварительной подготовки по влажности. Если по-простому, без сушки. Кстати, швырками тогда топили стационарные паровые установки – локомобили.
Создание автомобиля поручили НАМИ. Руководителем работ назначили Ю.А. Шебалина. Общими вопросами занимался Н. И. Коротоношко, двигателем А.Ф. Аникеев, паровым котлом Г.Г. Терзибашьян, а вспомогательным оборудованием паросиловой установки – М. В. Куприянов. Так сформировался коллектив специалистов с опытом проектирования как автомобильной техники, так и легких паровозов.
Работа активно поддерживалась журналом «Лесная промышленность» – главным рупором Минлеспрома. «Дайте нам паровой автомобиль!» – требовали работники леспромхозов со страниц издания. «Дадим!», – отвечали инженеры НАМИ. Обещание они сдержали.
Согласно заданию, к 15 июля 1948 г. НАМИ должен был изготовить и представить комиссии первый образец парового автомобиля НАМИ-012 с колесной формулой 4х2. В случае успеха надлежало разработать модификацию 4х4 с подключаемым передним мостом.
Требования к паровому грузовику были довольно жесткие, а главное – специфические. Судите сами. Автомобиль полной массой 14340 кг, грузоподъемность 6 т, скорость 45 км/час – эти условия привычны и понятны. Запас воды 380 л, запас дров 380 кг – тоже ничего экстраординарного.
Но вот расход топлива (дров) 3-4 кг на километр, запас хода на одной заправке бункера дровами 80-100 км, полный выжиг бункера от двух до пяти часов – эти и другие подобные условия были в диковинку.
Зато экономический эффект от внедрения будущего автомобиля обещал быть солидным.
Прототипом советского парового грузовика принято считать «Сентинел» S4. Но прототипом весьма условным. Во-первых, конструктивная схема «Сентинела» не подходила для нашего климата. Несмотря на относительную близость паровой машины к парогенератору, паропроводы все равно были слишком длинными для сибирских зим.
Во-вторых, расположение тепловых агрегатов между лонжеронами не позволяло создать полноприводный вариант автомобиля. Да и клиренс был маловат, все же таежная дорога это не магистраль.
И, наконец, в-третьих, угольный котел «англичанина» не был приспособлен к сжиганию дров – низкокалорийного топлива со значительным выходом летучих веществ.
Поэтому, отдав должное изяществу технических решений британского парового грузовика, советские инженеры взялись за переработку его схемы. А фактически – за создание собственного варианта автомобиля, включая паросиловую установку.
За базу взяли шасси 7-тонного дизельного грузовика ЯАЗ-200. Над передней осью разместили трехместную кабину с привычным левым рулем. За кабиной находилось машинное отделение с агрегатами и узлами паросиловой установки. Задней стенкой машинного отделения служил парогенератор, за которым располагалась грузовая платформа. Получилась неплохая развесовка по осям.
Правую сторону машинного отделения занимал водяной бак и конденсатор. За ним размещалась турбина, которую вращал мятый пар. Турбина приводила в действие вентилятор для обдува конденсатора, а также воздуходувку для топки. Но это при горячем котле. А при розжиге воздуходувку вращал электродвигатель.
Размещение котла было весьма остроумным. Колосниковую решетку поделили на две равные части и расположили по обе стороны рамы. А сам парогенератор установили на лонжероны подобно седлу на спине лошади. Пространство между лонжеронами осталась свободным, позволив разместить силовую передачу и обеспечив дорожный просвет 450 мм в средней части автомобиля.
Сам котел был вертикальным, водотрубным, развивающим 25 атмосфер при температуре пара 400°С. Работал он по замкнутому циклу с конденсацией отработавшего пара.
Водителю не требовалось вмешиваться в процесс подачи топлива – дрова поступали в топку под действием собственного веса по мере выгорания. Подача воздуха под колосниковую решетку регулировалась автоматически, а при необходимости и водителем прямо из кабины.
Паровой двигатель разместили между лонжеронами, максимально приблизив к котлу, чтобы исключить замерзание паропроводов. Это была вертикальная трехцилиндровая машина однократного расширения с двухсторонней подачей пара. Парораспределение – клапанное, обеспечивающее реверс.
Обратим внимание на три цилиндра. Кривошипы, расположенные под углом 120° облегчали балансировку и обеспечивали надежный пуск при любом положении коленчатого вала.
Не забыли и механиков, которым предстояло обслуживать и ремонтировать эти «лесные» автомобили. Паровой двигатель получил вкладыши и поршневые кольца от тракторного дизеля. Унификация однако… И снабженцам облегчение, и механик ничего не перепутает.
Двигатель НАМИ-012 развивал мощность 100 л.с. при 1250 об/мин и обеспечивал крутящий момент 240 кгм при 80-100 об/мин – то есть в 5 раз больше, чем у дизеля ЯАЗ-200.
Трансмиссия парового грузовика состояла из трехдискового сцепления, коробки передач, карданных валов и заднего моста. Коробка имела всего две передачи – прямую и понижающую с передаточным числом 2,22.
Уменьшили и передаточное число заднего моста – у дизельного ЯАЗ-200 оно было 8,22, у парового НАМИ-012 – 5,96. В трансмиссию заложили возможность отбора мощности для переднего ведущего моста, когда возникнет необходимость.
Легко ли было водить НАМИ-012? Помимо рулевого колеса в распоряжении шофера были четыре рычага. Первый управлял отсечками пара. Три отсечки применялись при движении вперед (25, 40 и 75% наполнения цилиндров) и одна реверсивная для движения задним ходом. Второй рычаг включал понижающую передачу.
Еще один рычаг, третий, приводил в действие центральный стояночный тормоз. Четвертый служил для ручного управления дроссельным клапаном (при необходимости).
Внизу располагались три педали: сцепления, тормоза, и ножного управления дроссельным клапаном. На ровной дороге водитель в основном пользовался отсечками и лишь по необходимости включал понижающую передачу. А при трогании с места и преодолении подъемов задействовалась педаль дроссельного клапана. И хотя управление не слишком отличалось от стандартного, допуск к паровому грузовику требовал обязательной переподготовки.
Бункер загружался дровами вручную, воду можно было набирать из естественных водоемов с помощью насосов, а на розжиг котла и подъем давления пара требовалось от одного до полутора часов и 40-50 кг дров. Такие вот условия эксплуатации.
Вот что показали обкаточные испытания двух грузовиков НАМИ-012: расход швырковых дров 3-5 кг/км, расход воды 1,0-1,5 л/км, запас хода 100 км, максимальная скорость 42 км/ч. Настала очередь длительных испытаний в леспроомхозах.
Лесные дороги выявили многое. Как сказано в материалах Музея НАМИ, автомобили часто сходили с колеи и теряли управление. Необходим был полноприводный вариант. Испытания завершились пробегом по маршруту Москва-Ярославль-Москва. Шоссейную дорогу паровые грузовики перенесли гораздо легче.
В 1952 г. был создан паровой грузовой автомобиль НАМИ-018. Он также базировался на шасси ЯАЗ-200, но с использованием переднего ведущего моста ЯАЗ-214.
НАМИ-018 получил раздаточную коробку с оригинальным механизмом подключения переднего моста. Работала эта система принципу «есть пробуксовка заднего моста – подключаем передок; нет пробуксовки – отключаем». Для этого в раздаточную коробку были встроены муфты свободного хода, автоматически включавшие и выключавшие привод переднего моста.
Полноприводный паровой грузовик испытывали в Первомайском и Червенском леспромхозах в 1953-54 гг. – причем как летом, так и зимой. В итоге межведомственная комиссия дала следующее заключение: «Паровой автомобиль НАМИ-018 с двумя ведущими осями является работоспособной конструкцией. Общая конструктивная схема парового автомобиля и схемы агрегатов паросиловой установки выполнены рационально. По основным параметрам, как-то: грузоподъемность, скорость и проходимость по снежным, песчаным, супесчаным и другим грунтовым дорогам с удовлетворительной несущей способностью паровой автомобиль НАМИ-018 отвечает требованиям лесной промышленности и может быть использован в районах, куда доставка жидкого топлива затруднена и высока по стоимости».
А что у нас с экономикой? А.Ф. Аникеев в трудах института приводит интересную таблицу. При ряде условий рентабельность паровых и бензиновых автомобилей будет одинаковой. Однако у паровых автомобилей есть несомненное преимущество – это сбережение народному хозяйству ценного жидкого топлива, пишет А.Ф. Аникеев.
Сколько всего выпустили паровых автомобилей? Было задействовано пять шасси – просто одни и те же автомобили в зависимости от испытаний служили то тягачами, то бортовыми грузовиками.
Но окончание испытаний совпало с закатом парового автомобиля как такового. За рубежом их уже не выпускали за исключением малых серий по спецзаказам. Сворачивались профильные работы и в СССР. Немногочисленные экземпляры НАМИ-012 и НАМИ-018 постигла незавидная участь – их распилили на металлолом.
Впрочем, в этом реквиеме звучали и позитивные ноты. Как нам сообщили в Музее НАМИ, узлы парового автомобиля использовались в различных машиностроительных отраслях. Например, паровые насосы НАМИ-012 применялись в речном судостроении, а паровая машина с клапанным парораспределением использовалась для создания стационарных паросиловых установок на Херсонском локомобильном заводе им. Г. И. Петровского.
Не пропала и документация – комплекты чертежей парового автомобиля переданы Чехословакии и Китаю. Кроме того, Минский автомобильный завод наладил выпуск трехдискового сцепления НАМИ-012 для самосвала МАЗ-525. Но и это еще не все. При создании лесовозного тягача МАЗ-501 с колёсной формулой 4х4 минские конструкторы использовали ряд технических решений из «парового наследства».
О паровых грузовиках НАМИ-012 у нас много писали. Но в некоторых публикациях тиражируется досадная неточность, связанная с приоритетом использования дров в качестве топлива для парового автомобиля.
Вот что говорится в одной из статей: «Можно ли построить паровой автомобиль, работающий на дровах? Подобную задачу никто и никогда в мире еще не решал».
А вот что во второй публикации: «...построить лесовозный паровой автомобиль, работающий на дровах. Такого в мировом автомобилестроении точно еще не было – чтобы заправить машину, достаточно подбросить в нее дровишек...».
И еще одна цитата – из третьей статьи: « <…> использовались в стационарных паровых машинах (локомобилях), но автомобили ими еще не топил никто!».
Пишет об этом и А.Ф. Аникеев: «Известно, что парового автомобиля, работающего на дровах без специальной их подготовки и хранения, практика мирового автостроения не знает. Задача его создания решалась в СССР впервые в истории автостроения».
Впервые, говорите? Давайте обратимся еще к одному источнику, а именно к трудам Н.С. Решетникова, где рассказывается о французском паровом грузовике «Эксшо» грузоподъемностью 4 т. Пусть этот автомобиль выгладит неказистым и несовершенным, но работал он именно на дровах! Так что были, были ранее «дровяные» грузовики! Это не упрек кому-либо, а констатация факта.
В завершение нашей статьи посмотрим еще раз на фотографии НАМИ-012 и НАМИ-018. «Динозавром» советский паровой грузовик никак не назовешь. Бескапотная компоновка, как у КамАЗа, и вообще, вид если не современный, то по-своему стильный. Жаль, что ни один из опытных образцов этих машин не дожил до наших дней. Он украсил бы любой автомобильный музей.
Использованы фотографии из научных фондов Музея НАМИ